全文摘要
本实用新型公开了一种基于波形分析的配网故障告警系统，本系统包括：信号处理模块、波形分析引擎模块、故障告警模块、中央服务器；信号处理模块对线路电压、电流数据以及开关状态信息进行实时采集记录；波形分析引擎模块主要由3个波形检测器并联而成，通过分析电压、电流波形中的幅值、频率、相量、相角、故障起始角等波形特征来区分正常事件和异常事件，将异常事件的波形数据传输至故障告警模块；故障告警模块根据波形分析引擎模块输出的异常的波形数据生成告警报告，并将告警报告传送至中央服务器；中央服务器通过Web或电子邮件将可操作信息传递至调度员。通过上述模块之间的配合，对异常波形数据的分析，能够为配电网提供故障前操作的可靠信息，使调度员及时采取措施预防事故的发生，从而提高配电网的整体态势感知和可靠性。
主设计要求
1.基于波形分析的配网故障告警系统，其特征是，包括信号处理模块、波形分析引擎模块、故障告警模块、中央服务器；所述信号处理模块包括电源模块、状态量采集模块、数据采集模块；所述波形分析引擎模块主要由3个波形检测器并联组成，波形检测器采用了基于傅立叶变换技术设计的电压和电流波形分析的鲁棒算法模块；所述故障告警模块根据波形分析引擎模块输出的波形数据生成告警报告，并将报告传送至相连接的中央服务器；所述中央服务器通过Web和电子邮件将可操作信息传递至调度员。
设计方案
1.基于波形分析的配网故障告警系统，其特征是，包括信号处理模块、波形分析引擎模块、故障告警模块、中央服务器；所述信号处理模块包括电源模块、状态量采集模块、数据采集模块；所述波形分析引擎模块主要由3个波形检测器并联组成，波形检测器采用了基于傅立叶变换技术设计的电压和电流波形分析的鲁棒算法模块；所述故障告警模块根据波形分析引擎模块输出的波形数据生成告警报告，并将报告传送至相连接的中央服务器；所述中央服务器通过Web和电子邮件将可操作信息传递至调度员。
2.根据权利要求1所述的基于波形分析的配网故障告警系统，其特征在于所述信号处理模块对采集器的准确度和速度要求很高，利用50 Hz 频率的电网数据采集器采集故障数据，其时间间隔 3.125 μs。
3.根据权利要求1所述的基于波形分析的配网故障告警系统，其特征在于所述信号处理模块的正面板上设置有系统运行状态指示灯、启动按钮、停止按钮和复位按钮。
4.根据权利要求1所述的基于波形分析的配网故障告警系统，其特征在于所述信号处理模块的侧面板上设置有电源接口、16路的模拟量输入接口、32路的开关量输出接口和FT3信号输入接口；所述电源接口与电源模块连接，所述16路的模拟量输入接口和32路的开关量输出接口分别与状态量采集模块连接，所述FT3信号输入接口与数据采集模块连接。
5.根据权利要求1所述的基于波形分析的配网故障告警系统，其特征在于所述的波形分析引擎模块主要由3个波形检测器并联组成，波形检测器检测分析信号处理模块采集到的故障波形数据；波形检测器连接变电站馈线，将电流互感器（CT）和电压互感器（PT）作为输入，不需要与下游馈线设备进行任何分布式通信连接。
6.根据权利要求1所述的基于波形分析的配网故障告警系统，其特征在于所述的波形分析引擎模块中波形检测器采用了基于傅立叶变换技术设计的电压和电流波形分析的鲁棒算法模块。
7.根据权利要求1所述的基于波形分析的配网故障告警系统，其特征在于所述的波形分析引擎模块观察到电压变化1%、电流低至10A时就会触发波形检测器，同时，波形检测器中鲁棒算法模块对异常波形进行分析，确定异常波形发生的根本原因。
8.根据权利要求1所述的基于波形分析的配网故障告警系统，其特征在于所述的故障告警模块设置了两个告警规则：按告警重要等级、按逻辑关联规则，能够很好地辅助调度员进行故障判断和处理。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及一种基于波形分析的配网故障告警系统，具体涉及配电网故障前对于异常波形采集、分析、告警，属于电力系统工程技术领域。
背景技术
随着配电公司DMS的数据类型和数量的迅速扩大，业界已广泛意识到数据的增加并不是改善态势感知或运营效率的充分条件。传统的SCADA系统提供的数据分辨率过低，提供的线电压和电流数据有限，不能提供精确地异常信息进行告警；安装了智能仪表高级计量体系（AMI）的配电公司通常能够快速评估出系统中正常运行的部分以及正在停电的用户，但是它们提供的对影响配电系统状态的事件的能力是有限的，因此在针对态势感知以及故障告警方面存在很多问题 。在这种情况下，迫切要求一种基于波形分析的配网故障告警系统，为供电公司提供有关初期故障、故障前和其他误操作的可操作信息，从而提高公用事业的整体态势感知和运行效果。并且，波形分析引擎模块可以在停电和正常运行条件下为配电公司提供完整的系统状态图，若发生故障可以通过分析这些波形信号并确定故障的根本原因，为操作、管理、维修人员提供各种操作上的便利。
目前，缺乏一种故障的告警和事后分析相统一的系统，当配电网有电能波动时不能及时告警。大多数配电公司采用的态势感知模式：在重大事件发生时由“正常”状态瞬间转变为“故障”状态，没有故障前精确的告警功能，不能及时提示配电公司会导致停电和电能质量问题的故障和误操作。
实用新型内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于波形分析的配网故障告警系统，信号处理模块把收集到的异常事件的线路电压、电流波形数据以及各开关状态信息传输给波形分析引擎模块；波形分析引擎模块由3个波形检测器并联组成，根据分析波形特征来区分正常事件和异常事件；故障告警模块根据波形分析引擎模块输出的异常的波形数据生成告警报告，并将报告传送至中央服务器；中央服务器通过Web或电子邮件将可操作信息传递至调度员。通过上述模块之间的配合，能够为配电网提供有关故障前、故障初期和其他误操作的可靠信息，从而提高配电网的整体态势感知和运作效率，并告警配电网故障。
本实用新型所采用的技术方案是：基于波形分析的配网故障告警系统，包括信号处理模块、波形分析引擎模块、故障告警模块、中央服务器；所述信号处理模块包括电源模块、状态量采集模块、数据采集模块；所述波形分析引擎模块由3个波形检测器并联组成，根据分析波形特征来区分正常事件和异常事件；所述故障告警模块根据波形分析引擎模块输出的波形数据生成告警报告，并将报告传送至中央服务器，从而可以帮助调度员处理难以诊断的情况，并该系统可以在现场维修及未能纠正潜在问题时告警调度员。
进一步的，所述的信号处理模块对采集器的准确度和速度要求很高。利用50 Hz频率的电网数据采集器采集故障数据，其时间间隔 3.125 μs。
进一步的，所述信号处理模块的正面板上设置有系统运行状态指示灯、启动按钮、停止按钮和复位按钮。
进一步的，所述的信号处理模块的侧面板上设置有电源接口、16路的模拟量输入接口、32路的开关量输出接口和FT3信号输入接口；所述电源接口与电源模块连接，所述16路的模拟量输入接口和32路的开关量输出接口分别与状态量采集模块连接，所述FT3信号输入接口与数据采集模块连接。
进一步的，所述的波形分析引擎模块主要由3个波形检测器并联组成，波形检测器检测分析信号处理模块采集到的故障波形数据；波形检测器连接变电站馈线，将电流互感器（CT）和电压互感器（PT）作为输入，不需要与下游馈线设备进行任何分布式通信连接。
进一步的，所述的波形分析引擎模块中波形检测器采用了基于傅立叶变换技术设计的电压和电流波形分析的鲁棒算法模块。
进一步的，所述的波形分析引擎模块观察到电压变化1%、电流低至10A时就会触发波形检测器，同时，波形检测器对异常波形进行分析，确定异常波形发生的根本原因。
进一步的，所述的故障告警模块设置了两个告警规则：按告警重要等级、按逻辑关联规则，能够很好地辅助调度员进行故障判断和处理。
本实用新型的工作原理是：信号处理模块用于对异常事件的线路电压、电流数据以及开关状态信息进行实时录波记录，将录波数据传输至波形分析模块，波形分析模块根据分析波形中的特征来区分正常事件和异常事件，故障告警模块根据波形分析模块输出的异常的波形数据生成告警报告，并将波形数据传送至中央服务器；中央服务器把接收到的波形数据汇总发送至调度员，使调度员能够及时采取措施预防事故的发生。
本实用新型的有益效果为：本实用新型的设计是根据记录波形中的电压、电流特征以及各开关状态信息来区分正常事件和异常事件，因此，基于波形分析的配网故障告警系统比许多其他波形分析系统更敏感，能够及时告警调度员采取措施预防事故的发生，并且系统还能对记录的异常波形进行详细分析，帮助调度员确定波形发生异常的根本原因，迅速排除异常，使配网系统恢复正常运行，提高供电可靠性以及排查故障的准确性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本实用新型的结构示意图 。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型作进一步地说明。
本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供了一种基于波形分析的配网故障告警系统，该系统包括：信号处理模块、波形分析引擎模块、故障告警模块、中央服务器。
所述信号处理模块包括电源模块、状态量采集模块、数据采集模块；所述分析引擎模块由3个波形检测器并联组成，根据分析波形特征来区分正常事件和异常事件；所述故障告警模块根据波形分析引擎模块输出的波形数据生成告警报告，并将波形数据传送至相连接的中央服务器，中央服务器通过Web或电子邮件将可操作信息传递至调度员。
在本实施例中，所述的信号处理模块对采集器的准确度和速度要求很高。利用50Hz 频率的电网数据采集器采集故障数据，其时间间隔 3.125 μs。
在本实施例中，所述信号处理模块的正面板上设置有系统运行状态指示灯、启动按钮、停止按钮和复位按钮。
在本实施例中，所述的信号处理模块的侧面板上设置有电源接口、16路的模拟量输入接口、32路的开关量输出接口和FT3信号输入接口；所述电源接口与电源模块连接，所述16路的模拟量输入接口和32路的开关量输出接口分别与状态量采集模块连接，所述FT3信号输入接口与数据采集模块连接。
在本实施例中，所述的波形分析引擎模块主要由3个波形检测器并联组成，波形检测器检测分析信号处理模块采集到的故障波形数据；波形检测器连接变电站馈线，将电流互感器（CT）和电压互感器（PT）作为输入，不需要与下游馈线设备进行任何分布式通信连接。
在本实施例中，所述的波形分析引擎模块观察到电压变化1%、电流低至10A时就会触发波形检测器，同时，波形检测器对异常波形进行分析，确定异常波形发生的根本原因。
在本实施例中，所述的波形分析引擎模块中波形检测器采用了基于傅立叶变换技术设计的电压和电流波形分析的鲁棒算法模块。
在本实施例中，所述的故障告警模块设置了两个告警规则：按告警重要等级、按逻辑关联规则，能够很好地辅助调度员进行故障判断和处理。
在本实施例中，所述的系统的所有波形分析功能是在变电站的设备上执行，缩短了生成大量数据所需要的系统响应时间。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920018393.7
申请日:2019-01-07
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:95(青岛)
授权编号:CN209746068U
授权时间:20191206
主分类号:G01R31/08
专利分类号:G01R31/08
范畴分类:31F;
申请人:山东科技大学
第一申请人:山东科技大学
申请人地址:266950 山东省青岛市青岛经济技术开发区前湾港路579号电气与自动化工程学院
发明人:宋娜;张超
第一发明人:宋娜
当前权利人:山东科技大学
代理人:代理机构:代理机构编号:优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计
标签：信号处理论文;